Celulele stem adulte sunt celule nediferentiate, localizate pe tot corpul, care se divid pentru a reinlocui celulele moarte si care ajuta la regenerarea tesuturilor deteriorate. Cunoscute si sub denumirea de celule stem somatice, acestea sunt prezente atat la copii, cat si la adulti.
Celulele stem adulte sunt importante, gratie calitatii lor de a se diviza sau autoreinnoi pe termen nedefinit si de a da nastere la toate tipurile de celule, indiferent de tipul organului de la care provin.
Cercetarile legate de istoria celulelor stem au inceput cu aproximativ 50 de ani in urma. In 1950 cercetatorii au descoperit ca maduva osoasa contine cel putin doua tipuri de celule stem. Unele dintre acestea se numesc celule stem hematopoietice, care se pot divide in toate tipurile de celule sanguine din organism.
Al doilea tip se numesc celule stromale ale maduvei osoase (celule stem mezenchimale sau celule stem ale scheletului osos). Acestea au fost descoperite cativa ani mai tarziu. Celulele non-stem hematopoietice alcatuiesc in mica parte celulele stromale ale maduvei osoase si pot genera oase, cartilagii, grasime, celule care sustin formarea sangelui si a tesutului fibros conjunctiv.
Celulele stem adulte au fost identificate la nivelul a mai multor organe si tesuturi, inclusiv: creier, maduva osoasa, circulatia sanguina periferica, vase de sange, muschi scheletici, piele, dinti, inima, intestine, ficat, epiteliu ovarian si testicul. Se considera ca acestea sunt pozitionate intr-o anumita zona din fiecare tesut.
In multe dintre tesuturi, dovezile actuale sugereaza prezenta anumitor tipuri de celule stem numite pericite, ce compun stratul exterior al vaselor mici de sange. Celulele stem pot ramane pasive (fara sa se divida) o perioada lunga de timp, pana cand acestea sunt activate de necesitatea normala, a multora dintre celule, de a feri tesuturile de boli sau leziuni.
De obicei, exista un numar foarte mic de celule stem in fiecare tesut si odata ce acesta este eliminat din organism, capacitatea lor de a se diviza este limitata, fapt ce ingreuneaza generarea unor cantitati mari de celule stem.
Oamenii de stiinta incearca sa gaseasca metode cat mai bune pentru a creste cantitatea de celule stem adulte prin cultura de celule si prin incercarea de a le controla in scopul producerii anumitor tipuri de celule, astfel incat acestea sa poata fi folosite pentru tratamentul unei boli sau leziuni.
Cateva exemple de tratamente posibile includ regenerarea osoasa, folosind celulele derivate din stroma maduvei osoase, dezvoltarea de celule producatoare de insulina in cazul bolnavilor de diabet zaharat de tip 1 si repararea muschiului cardiac, deteriorat in urma unui atac de cord, cu celule musculare cardiace.
Oamenii de stiinta folosesc una sau mai multe dintre urmatoarele metode pentru identificarea celulelor stem adulte:
- marcarea celulelor dintr-un tesut viu cu markeri moleculari si apoi determinarea tipurilor de celule specializate care au fost generate
- eliminarea celulelor din animalele vii, etichetarea lor intr-o cultura de celule si transplantarea lor in alt animal, pentru a se putea stabili daca celulele respective pot inlocui sau repopula tesutul lor de origine.
Importanta este demonstrarea faptului ca o singura celula stem adulta poate genera o linie de celule identice genetic, ce da nastere la toate tipurile adecvate de celule diferentiate ale tesutului. Pentru a se confirma experimental ca o presupusa celula stem adulta este intr-adevar o celula stem, oamenii de stiinta incearca sa confirme ca celula poate da nastere la celule identice genetic, intr-un mediu de cultura si, totodata, ca o populatie purificata a acestor celule stem poate repopula sau re-forma tesutul dupa transplant, la un animal.
1. Modalitati normale de diferentiere a celulelor stem. La un animal viu, celulele stem adulte au capacitatea de a se divide atunci cand este necesar si pot da nastere la diverse tipuri de celule mature care au forme caracteristice, structuri specializate si contribuie la functia unui anumit tesut. Urmatoarele sunt cateva exemple de modalitati prin care se pot diferentia celulele stem adulte (care au fost demonstrate atat in vitro, cat si in vivo).
- Celulele hematopoietice dau nastere la toate tipurile de celule sanguine: celule rosii ale sangelui, limfocite de tip B, limfocite de tip T, celule ucigase naturale, neutrofile, bazofile, eozinofile, monocite si macrofage.
- Celulele stem mezenchimale pot forma o varietate de tipuri de celule: celule osoase (osteocite), celule cartilaginoase (condrocite), celule de grasime (adipocite), precum si alte tipuri de celule ale tesutului conjunctiv, cum ar fi cele din compozitia tendoanelor.
- Celulele stem neurale din creier dau nastere la trei tipuri de celule existente in creier: celule nervoase (neuroni) si doua tipuri de celule non-neuronale.
- Celulele stem ale pielii sunt localizate in stratul bazal al epidermei si la baza foliculilor de par. Celulele stem epidermice dau nastere la keratinocite, care migreaza la suprafata pielii si formeaza un strat protector. - Celulele stem foliculare pot contribui la constituirea foliculului de par, dar si a epidermei.
2. Transdiferentierea - O serie de experimente au raportat ca anumite tipuri de celule stem se pot diferentia in tipuri de celule observate la nivelul organelor sau tesuturilor, altele decat cele asteptate initial (de exemplu, celulele stem ale creierului se diferentiaza in celule ale sangelui care se pot diferentia in celule ale muschiului cardiac, etc.). Acest fenomen este numit transdiferentiere.
Desi cazuri izolate de transdiferentiere au fost observate la unele specii de vertebrate, prezenta acestui fenomen la om, este inca dezbatuta de cercetatori. Oamenii de stiinta au demonstrat recent ca anumite tipuri de celule adulte pot fi reprogramate in alte tipuri de celule, in urma unui proces de modificare genetica, in vivo. Strategia poate fi o modalitate de reprogramare a celulelor disponibile in alte tipuri de celule, care au fost pierdute sau deteriorate din cauza unor boli.